JPH09197308A - 光学走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な方法によって、被走査面上で結像する光
ビームの主走査方向の位置ずれを無くす。 【解決手段】 被走査面の法線に対して所定の角度をな
すように光ビームＡ、Ｂが被走査面に入射すると、光ビ
ームＡ、Ｂの結像位置が主走査方向にずれる。ｆθレン
ズ２０を偏心させて２つの光ビームを非対称な高さに入
射させるように配置すると、主走査方向に屈折される角
度が２つの光ビームで異なるようになる。上記主走査方
向の位置ずれを打ち消すように、ｆθレンズ２０の偏心
量を調節することによって、上記課題を達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の光ビームを
射出する光源部を用い、被走査面上を複数の走査線で同
時に走査することにより高速で画像の記録を行ったり、
画像の読み取りを行うための光学走査装置に係り、詳細
には結像光学系の配置を工夫することにより被走査面上
で主走査方向に生じる複数の結像位置のずれを補正する
ようにした光学走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザビームプリンタやデジタル
複写機に適用される光学走査装置は、画像信号に応じて
光ビームを出射するレーザダイオードアセンブリと、入
射された光ビームを所定の走査角の範囲で偏向させるた
めの光偏向器と、偏向された光ビームによって画像が記
録される感光材料が塗布された被走査面を有する感光体
ドラムと、該感光体ドラムの近傍に偏向された光ビーム
を結像させるための結像光学系と、を含んで構成されて
いる。通常、光偏向器は、側面部に光ビームを反射させ
るための偏向面を有し、所定の回転軸の回りをモータ等
によって回転される回転多面鏡として構成され、回転と
共に入射された光ビームを偏向する。

【０００３】しかし、感光体ドラム上の被走査面に垂直
に光ビームが入射されると、次のような問題が生じる。
すなわち、一般に光を反射し易い光輝面である被走査面
において入射された光ビームの一部が反射し、光偏向器
に戻って２次反射光として反射され、再び被走査面に戻
り、ゴースト像を形成して記録画像の画質の劣化を招い
たり、画像データの読み取りエラーを発生させたりす
る。

【０００４】そこで、特開昭５６−１２２００６号公報
（同公報第２図）、特開平６−１１８３１９号公報（同
公報第３図）所載のように、光ビームを被走査面に対し
て副走査方向に垂直に入射させるのではなく、垂直方向
に対して副走査方向に所定の角度をなす方向から光ビー
ムが被走査面に入射するように構成された光学走査装置
が提案されている。このような光学走査装置では、被走
査面からの反射光が光偏向器に戻る方向とは異なる方向
に反射されるため、被走査面への戻り光を軽減させて画
像の劣化等を有効に防止することができる。

【０００５】ところで、光学走査装置では、光偏向器
（ポリゴンミラー）の回転数を上げることなく、記録速
度や読み取り速度の高速化或いは画像の高解像度化を図
ることも１つの課題となっている。

【０００６】そこで、従来の光学走査装置では１つの光
ビームで被走査面を走査していたが、例えば特開昭５６
−１１０９６０号公報所載の技術のように、半導体レー
ザアレイ（以下、ＬＤアレイと称す）を用いて複数の光
ビームで被走査面上を同時に走査することにより高速化
を図った方法が提案されている。２つの光ビームで被走
査面を同時走査する例を図６（ａ）及び図６（ｂ）に示
す。

【０００７】図６（ａ）に示すように、２つの光ビーム
が被走査面上に各々結像されてできる２つの光スポット
の副走査方向の間隔は走査ラインの間隔の３倍となって
おり、２走査ライン分を飛び越して走査している。これ
に対し、図６（ｂ）の例では、２つの光スポットは隣接
する２つの走査ラインを走査している。いずれの走査の
場合においても、２つの光スポットは主走査方向の位置
が互いにずれることなく副走査方向に整列されている。

【０００８】これに対し、ＬＤアレイを副走査方向に対
応する方向に対して傾けることにより、複数の光スポッ
トを副走査方向に整列させない方法も数多く提案されて
いる。しかし、傾け角度を正確に設定することが困難で
あり、また書き込みタイミングを決定する同期信号を各
々のビームに持つ必要がある等の問題のため、ＬＤアレ
イを副走査方向に傾けずに２つの光スポットを副走査方
向に整列させることが望ましい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光学走査装置において、偏向された光ビームを被走
査面に対して斜め方向から入射させることによりゴース
ト像の発生を防止することと、ＬＤアレイを用いて高速
化を図ることとを同時に満足させるようにすると以下の
ような問題が生じる。

【００１０】すなわち、副走査方向に対応する方向に所
定間隔離れた複数の光ビームが被走査面に対して垂直に
入射する場合には、複数の光ビームの被走査面までの光
路長はほぼ等しくなり、複数の光スポットは主走査方向
に互いにずれることなく副走査方向に整列される。しか
し、光偏向器によって偏向され、結像光学系を透過した
２つの光ビーム（光ビームＡ、光ビームＢ）が被走査面
の法線に対して副走査方向に所定の角度をもって入射す
るように配置されている場合、２つの光ビームの被走査
面までの光路長に差が生じる。このため、走査ラインの
中央部に到達する方向に対して主走査方向に光ビームが
なす走査角が大きくなるにつれ、被走査面上で形成され
る２つの光スポットａ、ｂの主走査方向の位置がずれて
いく、という問題が生じる。

【００１１】この光スポットａ、ｂの主走査方向の位置
ずれを、図４（ａ）、（ｂ）を用いて以下に説明する。

【００１２】図４（ｂ）のように２つの光ビームの光路
を主走査方向から見た場合、ポリゴンミラー１０によっ
て偏向された２つの光ビームＡ、Ｂは、ｆθレンズ２０
の光軸５０に対して対称な高さとなるようにｆθレンズ
２０に入射する。そして、光ビームＡ、Ｂはｆθレンズ
２０を透過し、ｆθレンズの焦点位置４６で交叉した
後、感光体ドラム２８の被走査面３２の結像位置５２
ａ、５２ｂに各々収束される。

【００１３】図示のように、被走査面３２に対して副走
査方向に所定の角度をなすように光ビームＡ、Ｂが入射
するため、光ビームＡ、Ｂがｆθレンズ２０を出射して
から結像位置５２ａ、５２ｂまでに至る光路長は各々異
なる。すなわち、図示のように光ビームＡの出射点５１
ａから結像位置５２ａまでの光路長は、光ビームＢの出
射点５１ｂから結像位置５２ｂまでの光路長よりも長く
なる。ここで、光路長は出射点から結像位置までの距離
としたが、偏向面１１からの光路長を比較しても良い。

【００１４】一方、図４（ａ）のように２つの光ビーム
の光路を副走査方向から見た場合、光軸５０に対して偏
向ビームがなす走査角φが０度の時、すなわち、光ビー
ムが走査ラインｌ_a 、ｌ_b の中央に到達する時は、２つ
の光ビームは主走査方向に進行せずに被走査面３２に対
して主走査方向に垂直に入射するため、全光路長の差は
副走査方向の光路長の差に吸収され、２つの結像位置は
主走査方向にずれない。

【００１５】しかし、走査角φの絶対値が大きくなるに
つれ、２つの光ビームは副走査方向だけでなく、主走査
方向にも走査角φに応じた角度をなすように被走査面３
２に対して斜めに入射する。これにより、光ビームは主
走査方向にも進行するので、光路長が異なる２つの光ビ
ームの結像位置は主走査方向にずれることとなる。すな
わち、光ビームＡは光ビームＢよりも長い光路長を進行
するが、この光路長の長い分だけ主走査方向の外側に進
行するため、光ビームＡの結像位置５２ａ’（５２
ａ”）は光ビームＢの結像位置５２ｂ’（５２ｂ”）よ
りも主走査方向に外側の位置となる。従って、図７
（ｂ）のように、光スポットａ、ｂは副走査方向に不整
列となる。

【００１６】上記問題を解決するため、各々の光ビーム
を変調するクロックの周波数に差を設けることにより対
応することは可能であるが、本来１つであるクロックを
複数持たなければならないこと、及び各ビームの位相合
わせが困難であるという新たな問題が生じる。

【００１７】本発明は上記事実を考慮し、複数の光ビー
ムを被走査面に対して所定の角度をもって入射させる光
学走査装置において、複雑な手段を用いることなく、き
わめて容易な手段によって複数の光ビームの結像位置が
副走査方向に整列された光学走査装置を提供することを
目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、副走査方向に対応する方向に所
定間隔離れた複数の光ビームを射出する光源と、前記光
源から射出された複数の光ビームを主走査方向と対応す
る方向に同時に偏向させる偏向手段と、前記偏向手段に
よって偏向された複数の光ビームが法線に対して副走査
方向に所定の入射角度をなすように入射される被走査面
を備えた被走査体と、前記偏向手段と前記被走査体との
間に介在され、前記偏向手段によって偏向された複数の
光ビームを前記被走査面に結像させると共に、前記被走
査体に入射される複数の光ビームの被走査面で走査する
長さが同一又は略同一となるように配置された結像光学
系と、を含んで構成したものである。

【００１９】請求項１の発明では、光源が副走査方向に
対応する方向に所定間隔離れた複数の光ビームを射出す
る。そして、偏向手段が、射出された複数の光ビームを
主走査方向と対応する方向に同時に偏向させる。そし
て、偏向された複数の光ビームは、偏向手段と被走査体
との間に介在された結像光学系によって被走査面上に結
像される。この時、偏向された複数の光ビームは、法線
に対して副走査方向に所定の入射角度をなすように被走
査体の被走査面に入射される。なお、被走査面で光ビー
ムの一部が反射されるが、光ビームは所定の入射角度で
入射するため、反射光が偏向手段に至って、さらに被走
査面まで戻る戻り光を防止できる。さらに、結像光学系
は、被走査体に入射される複数の光ビームの被走査面で
走査する長さが同一又は略同一となるように配置されて
いるため、副走査方向に所定の間隔離れた複数の光ビー
ムは、走査角が０度より大きく主走査方向に進行する場
合でも、主走査方向の結像位置のずれが生じない。これ
により、例えば、被走査体における記録画像の画質の低
下や画像データの読取エラー等を防止できる。

【００２０】請求項２の発明は、請求項１の前記結像光
学系が、副走査方向と対応する方向にパワーを有するこ
とを特徴とする。

【００２１】請求項２の発明では、結像光学系が副走査
方向と対応する方向にパワーを有しているため、例え
ば、偏向手段がポリゴンミラー等から構成されている場
合、偏向面の面倒れに起因する副走査方向の位置ずれを
同時に防止できる。

【００２２】請求項３の発明は、請求項２の前記結像光
学系が、偏向された複数の光ビームが結像光学系の光軸
に対して非対称な高さに入射するように偏心されて配置
されていることを特徴とする。

【００２３】請求項３の発明では、副走査方向にパワー
を有する結像光学系が偏心されているため、偏向された
複数の光ビームが結像光学系の光軸に対して非対称な高
さに入射する。複数の光ビームの被走査面で走査する長
さが同一又は略同一となるように非対称な高さを調節し
て結像光学系を配置することによって、被走査面で主走
査方向に生じる複数の光ビームの結像位置のずれを補正
することができる。

【００２４】請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３
のいずれか１項の前記結像光学系が、偏向された複数の
光ビームが結像光学系の光軸に対して副走査方向に所定
の角度で入射するように配置されていることを特徴とす
る。

【００２５】請求項４の発明では、偏向された複数の光
ビームが結像光学系の光軸に対して副走査方向に所定の
角度で入射する。複数の光ビームの被走査面で走査する
長さが同一又は略同一となるように光軸に対する入射の
角度を調節して結像光学系を配置することによって、被
走査面で主走査方向に生じる複数の光ビームの結像位置
のずれを補正できる。なお、請求項４の発明では、複数
の光ビームが所定の角度で入射し、かつ結像光学系に対
して非対称な高さに入射する場合もあり得、両者の作用
によってずれを補正することができる。

【００２６】請求項５の発明は、請求項１又は請求項２
の前記結像光学系が、偏向された複数の光ビームが結像
光学系の光軸に対し対称な高さに入射するように配置さ
れていることを特徴とする。

【００２７】請求項５の発明では、偏向された複数の光
ビームが結像光学系の光軸に対して副走査方向に所定の
角度で入射し、かつ結像光学系の光軸に対し対称な高さ
に入射する。かつ、複数の光ビームの被走査面で走査す
る長さが同一又は略同一となるように光軸に対する入射
の角度を調節して結像光学系を配置することによって、
被走査面で主走査方向に生じる複数の光ビームの結像位
置のずれを補正できる。また、複数の光ビームは対称な
高さで入射するので、結像時の光学性能を良好に保つこ
とができる。

【００２８】請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５
のいずれか１項の前記結像光学系が、主走査方向にのみ
パワーを有する第１群の光学系と、副走査方向にのみパ
ワーを有する第２群の光学系とから構成されていること
を特徴とする。

【００２９】請求項６の発明では、偏向された光ビーム
は、主走査方向にのみパワーを有する第１群の光学系
と、副走査方向にのみパワーを有する第２群の光学系と
から構成される結像光学系によって非走査面に結像され
る。このように結像光学系を構成したことにより、結像
光学系を構成する光学部品の形状が簡単になり、製造コ
ストの低減を図ることができる。

【００３０】請求項７の発明は、請求項１乃至請求項６
のいずれか１項の発明において、前記複数の光ビーム
が、該複数の光ビームが前記結像光学系に対して非平行
な状態で入射されることを特徴とする。

【００３１】請求項７の発明では、偏向された複数の光
ビームが、結像光学系に対して非平行な状態で入射され
る。これにより、上記請求項１乃至請求項６の発明の効
果と共に、結像光学系等の光学部材の被走査面に対する
位置関係、特に光ビームの進行方向が取付け誤差等によ
りずれた場合でも被走査面上における副走査方向の２ビ
ームの間隔の変動を防止することができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施の形態を説明する。

【００３３】（第１の実施の形態）第１の実施の形態に
係る光学走査装置の概略の構成を図１に示す。図１に示
すように、本光学走査装置には、光ビームの偏向手段と
してのポリゴンミラー１０が配置されている。このポリ
ゴンミラー１０は、偏平な正多角柱の形状を有してお
り、その側面部を形成する各々の偏向面は平面のミラー
面とされている。また、ポリゴンミラー１０は、略鉛直
方向の回転中心軸Ｏを中心として回転可能なように構成
されており、ポリゴンミラー１０の下部には、回転中心
軸Ｏの回りに略等角速度でポリゴンミラー１０を回転さ
せるためのモータ１２が配置されている。

【００３４】また、本光学走査装置の側部には、光源と
して用いられるレーザダイオードアセンブリ２６が配置
されている。このレーザダイオードアセンブリ２６は、
副走査方向に対応する方向２７に互いに所定間隔ｄ₀ 離
れた２つの光源１４ａ及び１４ｂから構成された半導体
レーザアレイ１４を含んでいる。光源１４ａ及び１４ｂ
は、各々発散光束を射出する半導体レーザであり、図示
しない変調手段により画像信号に応じて各々オン・オフ
制御される。

【００３５】また、レーザダイオードアセンブリ２６
は、該半導体レーザアレイ１４から射出された２つの発
散光束を集光させるためのコリメータレンズ１６と、ビ
ーム成形用の開口絞り１７とから構成されている。

【００３６】さらに、開口絞り１７の射出側でコリメー
タレンズ１６と隣接する位置には、透過した光ビームを
副走査方向に対応する方向においてのみポリゴンミラー
１０の偏向面１１またはその近傍で収束させることによ
り、主走査方向と対応する方向に細長い線像として結像
させるためのシリンドリカルレンズ１８が配置されてい
る。

【００３７】また、本光学走査装置のポリゴンミラー１
０と反対側の端部には、感光体ドラム２８が配置されて
いる。この感光体ドラム２８は、光ビームに感光する感
光材料が被走査面３２に塗布された細長い略円柱状の形
状を有しており、矢印３０によって示された走査方向
（主走査方向）が該感光体ドラム２８の長手方向に略一
致するように配置されている。なお、以下では、このポ
リゴンミラー１０によって反射偏向された光ビームによ
って形成される主走査面に直交する方向を副走査方向と
する。

【００３８】また、この感光体ドラム２８は、回転軸Ｗ
を中心として図示しない駆動手段によって予め定められ
た一定の回転速度で矢印Ｑ方向に回転するように構成さ
れており、この回転によって主走査方向と直交する副走
査方向に走査ラインが移動する。

【００３９】さらに、感光体ドラム２８とポリゴンミラ
ー１０との間には、ポリゴンミラー１０によって反射偏
向された光ビームを感光体ドラム２８の被走査面３２に
光スポットとして主走査方向に集光させて結像させると
共に、該光スポットを感光体ドラム２８の表面で等速で
移動させるためのｆθレンズ２０が配置されている。こ
のｆθレンズ２０は、ポリゴンミラーの偏向面１１の所
謂面倒れに起因して被走査面３２で生じる光スポットの
副走査方向の位置ずれを補正するため、副走査方向にも
パワーを有している。

【００４０】また、図２に示すように、ポリゴンミラー
１０によって偏向され、ｆθレンズ２０を透過した光ビ
ーム４０は、戻り光による画質の劣化を防ぐため、被走
査面３２の法線４２に対して副走査方向に所定の角度θ
で被走査面３２に入射するように各構成部材が配置され
ている。

【００４１】また、図３（ｂ）に示すように、ｆθレン
ズ２０は、光ビームが所定の角度θで被走査面３２に入
射することにより生じる後述する光スポットの主走査方
向の位置ずれを補正するように２つの光ビームに対して
偏心されて配置されている。なお、図３（ｂ）では、ｆ
θレンズ２０を主走査方向から見た場合を示しており、
ｆθレンズ２０が副走査方向のパワーを有しているた
め、光ビームの出射面が曲率を有している。

【００４２】このようにｆθレンズ２０が偏心されて配
置されたことにより、例えば、点線で示された光ビーム
Ａは光軸５０と同じ高さでｆθレンズ２０を透過し、実
線で示された光ビームＢは光軸５０に対して所定の高さ
でｆθレンズ２０を透過する。すなわち、２つの光ビー
ムは光軸５０に対して非対称な高さで透過する。ここ
で、高さとは、光ビームＢでは、図３（ｂ）に示したよ
うに副走査方向に対応する方向における光軸５０からの
距離ｈをいう。なお、以下では、光ビームＡの光路を点
線で、光ビームＢの光路を実線で示すこととする。

【００４３】さらに、ｆθレンズ２０と感光体ドラム２
８との間には、ｆθレンズ２０から出射された光ビーム
を上方に反射させるための平面ミラー５８が配置され、
該平面ミラー５８の上方には副走査方向にのみパワーを
有する面倒れ補正用のシリンドリカルミラー６０が配置
されている。また、シリンドリカルミラー６０と感光体
ドラム２８との間には、防塵用のウインドウ６２が介在
されている。

【００４４】また、ＳＯＳビームの光路上で平面ミラー
５８とｆθレンズ２０との間には、ＳＯＳビームを反対
側の端部に反射させるための平面ミラー６４が配置さ
れ、該端部には、ＳＯＳビームを検出するＳＯＳセンサ
ー６６が配置されている。また、レーザダイオードアセ
ンブリ２６から出射された光ビームＡ、Ｂをポリゴンミ
ラー１０に入射する方向に反射するための平面ミラー６
８が設置されている。

【００４５】なお、副走査方向にパワーを有するｆθレ
ンズ２０は、上述のように倒れ補正用のシリンドリカル
ミラー６０を有する光学系の場合にも適用されるが、図
９に示すように、１枚の非球面のｆθレンズ２０でシリ
ンドリカルミラーの無い光学系にも適用可能である。

【００４６】次に、本実施の形態における作用について
説明する。半導体レーザ１４の２つの光源１４ａ及び１
４ｂは、図示しない変調手段により画像信号に応じて発
散光である光ビームＡ、及び光ビームＢを各々射出す
る。射出された２つの発散光は、コリメータレンズ１６
によって、ほぼ平行な光ビームとされ、さらに開口絞り
１７によって副走査方向に対応する方向のビーム幅が制
限される。

【００４７】次に、開口絞り１７を通過した光ビーム
Ａ、Ｂはシリンドリカルレンズ１８によって、副走査方
向に対応する方向においてのみポリゴンミラー１０の偏
向面１１の表面近傍で収束する。

【００４８】偏向面１１で収束された光ビームＡ、Ｂ
は、該偏向面１１で反射偏向されてｆθレンズ２０に入
射する。ｆθレンズ２０に入射した２つの光ビームは、
該ｆθレンズ２０の主走査方向のパワーによって、主走
査方向において感光体ドラム２８の表面近傍に所定の照
射ビーム径Ｋの略円形の光スポットａ、ｂとして各々収
束する（図６参照）。

【００４９】この時、光ビーム４０は、被走査面３２の
法線４２に対して所定の角度をもって被走査面３２に入
射する。これにより、被走査面３２の反射光が、ポリゴ
ンミラー１０に戻る方向とは異なる方向に反射されるた
め、被走査面３２への戻り光が回避され、記録画像の画
質の劣化等を防ぐことができる。

【００５０】ここで、ポリゴンミラー１０は矢印Ｐ方向
に回転しているため、偏向面１１で反射される光ビーム
の進行方向は主走査方向に変動し、これに伴い感光体ド
ラム２８の被走査面３２上に照射される光スポットａ、
ｂの位置も変動する。

【００５１】この時、図９で参照されるように、該光ス
ポットａは感光体ドラム２８の表面を矢印３０の方向
（主走査方向）に略等速度で走査開始点から走査終了点
まで走査ラインｌ_a 上で走査される。また、光スポット
ｂは、感光体ドラム２８の表面を矢印３０の方向に略等
速度で走査開始点から走査終了点まで走査ラインｌ_b 上
で走査される。なお、走査ラインｌ_a と走査ラインｌ_b
とは、例えば図６（ｂ）に示すように副走査方向に隣接
するようにしても良いし、或いは図６（ａ）のように、
複数の走査ライン分離れて走査されるようにしても良
い。

【００５２】そして、既に述べたように感光体ドラム２
８は、軸Ｗを中心として矢印Ｑ方向に予め定められた一
定の回転速度で回転しているため、感光体ドラム２８上
の感光材料が主走査方向のみならず副走査方向にも所定
の走査速度で走査されることになる。なお、各々のライ
ン単位の画像信号の変調は、ＳＯＳセンサー６６がＳＯ
Ｓビームを検出した時から所定時間経過後に開始され
る。

【００５３】ところで、本実施の形態では、２つの光ビ
ームＡ、Ｂがｆθレンズ２０を透過する時に、ｆθレン
ズ２０の光軸５０に対して非対称な高さに入射するよう
に配置しているが、このような配置を取った場合の光ビ
ームＡ、Ｂの主走査方向の結像位置を図５（ａ）、
（ｂ）を用いて説明する。

【００５４】図５（ｂ）に示すように、光ビームＡはｆ
θレンズ２０の光軸５０と同じ高さで透過し、光ビーム
Ｂは光軸５０をはずれた高さでｆθレンズ２０を透過す
る。ｆθレンズ２０を透過した光ビームＡ、Ｂは焦点位
置４６で交わった後、被走査面３２上の結像位置５４
ａ、５４ｂに各々収束される。

【００５５】ｆθレンズ２０が偏心されて配置されてい
なければ、図４（ａ）のように被走査面上で光ビーム
Ａ、Ｂが走査する長さ（５２ａ’〜５２ａ”、５２ｂ’
〜５２ｂ”）は、光ビームＡの方が光ビームＢよりも長
くなる。

【００５６】しかし、本実施の形態では、図５（ｂ）が
示すように、この光ビームＡを光路長がより短くなるよ
うに光軸５０と同じ高さで透過させ、かつ光ビームＢを
光路長がより長くなるように非対称な高さに入射させる
ことによって任意の走査角φで光ビームが被走査面上で
走査する長さが同一又は略同一となるようにｆθレンズ
２０が配置されている。

【００５７】このように２つの光ビームが走査する長さ
が同一又は略同一とされているので、図５（ａ）に示す
ように、任意の走査角φにおいて結像位置５４ａ’と５
４ｂ’、５４ａ”と５４ｂ”は副走査方向に整列され、
主走査方向の位置ずれを回避することができる。

【００５８】上述のようにｆθレンズ２０を偏心させて
主走査方向の位置ずれを防止することは、次のように説
明することができる。

【００５９】すなわち、図４（ａ）に示すように、光ビ
ームが被走査面３２に対して副走査方向に所定の角度で
入射する場合、光ビームＡの結像位置５２ａ’、５２
ａ”は、光ビームＢの結像位置５２ｂ’、５２ｂ”より
も主走査方向の外側にずれようとし、しかも走査角φの
絶対値が大きくなるにつれてこのずれは増大する。

【００６０】しかし、図３（ａ）に示すように、ｆθレ
ンズ２０に非対称な高さで入射した光ビームＢは、光軸
５０と同じ高さで透過した光ビームＡと比較して、主走
査方向に屈折される角度が小さくなる。図３（ａ）の例
では、光ビームＢは光ビームＡの出射点７８ａよりも主
走査方向のより外側の出射点７８ｂから、かつより外側
に向かってｆθレンズ２０から出射する。これによっ
て、偏心による効果だけを考慮すると、光ビームＡは、
斜め入射による位置ずれとは反対に光ビームＢよりも主
走査方向に内側の位置に結像する。しかも、このずれは
走査角φの絶対値が増大するにつれて増大する。そし
て、この位置ずれの大きさは、ｆθレンズ２０が２つの
光ビームＡ、Ｂに対して偏心される高さである偏心量に
よって調節できる。

【００６１】そこで、被走査面３２に対して副走査方向
に所定の角度で入射することにより生じる位置ずれを、
ｆθレンズ２０を偏心させたことにより生じる位置ずれ
で打ち消すように偏心量を調節することで、図７（ａ）
に示すように、主走査方向の結像位置のずれを無くすこ
とができる。

【００６２】以上のように、第１の実施の形態では、２
つの光ビームが非対称な高さに入射するようにｆθレン
ズ２０を偏心させて配置するというきわめて簡単な方法
により、複雑な電気回路等を用いることなく、主走査方
向の位置ずれを無くすことができる。

【００６３】なお、図３、図５等では、光ビームＡがｆ
θレンズ２０の光軸５０と同じ高さで透過する場合につ
いて説明したが、必ずしも一方の光ビームが光軸５０と
同じ高さで透過するように配置しなくても良い。２つの
光ビームを光軸５０に対する高さが各々異なるように非
対称に入射させることによって、主走査方向のずれを補
正することは同様に可能であるからである。

【００６４】（第２の実施の形態）第１の実施の形態で
は、ｆθレンズ２０を偏心させることにより、２つの光
ビームが出射される方向をずらし、主走査方向の位置ず
れを防止していた。これに対し、ｆθレンズ２０を偏心
させずに傾けて配置することによっても同様の効果を奏
することができる。これを第２の実施の形態として以下
に示す。なお、第２の実施の形態に係る光学走査装置の
構成は、第１の実施の形態とほぼ同様であり、同一の構
成要件については同一の符号を付して説明を省略する。

【００６５】図８（ａ）、（ｂ）に、第２の実施の形態
に係るｆθレンズ２０の２つの光ビームに対する配置
を、主走査方向及び副走査方向の各々から見た場合につ
いて示す。図８（ｂ）に示すように、ｆθレンズ２０
は、光ビームＡ、Ｂが光軸５０に対して平行ではなく所
定の角度θ’をもってｆθレンズ２０に入射するように
傾けられて配置されている。また、光ビームＡ、Ｂが、
光軸５０に対して対称な高さで入射するように配置され
ているが、本実施の形態ではｆθレンズ２０を傾けるこ
とが重要であり、当然、非対称な高さで入射させる場合
にも適用できる。

【００６６】上記のようにｆθレンズ２０を傾けて配置
したことにより、光ビームＡ、Ｂの出射点８０ａ、８０
ｂの光軸５０からの高さが異なるため、主走査方向に屈
折される角度が異なってくる。図８（ａ）の例では、光
ビームＢは光ビームＡよりも主走査方向の外側に向かっ
て出射する。これによって、角度θ’傾けたことによる
効果だけを考慮すると、光ビームＡは、斜め入射による
位置ずれとは反対に光ビームＢよりも主走査方向に内側
の位置に結像する。しかも、このずれは走査角φの絶対
値が増大するにつれて増大する。そして、この位置ずれ
の大きさは、傾け角度θ’によって調節できる。

【００６７】そこで、被走査面３２に対して副走査方向
に所定の角度で入射することにより生じる位置ずれを、
ｆθレンズ２０を傾けたことにより生じる位置ずれで打
ち消すように角度θ’を調節することで、図７（ａ）に
示すように、主走査方向の結像位置のずれを無くすこと
ができる。

【００６８】以上のように、第２の実施の形態では、２
つの光ビームが光軸に対して所定の角度で入射するよう
にｆθレンズ２０を傾けて配置するというきわめて簡単
な方法により、複雑な電気回路等を用いることなく、主
走査方向の位置ずれを無くすことができる。

【００６９】（第３の実施の形態）第１及び第２の実施
の形態では、副走査方向にもパワーを有するｆθレンズ
２０を用いたが、ｆθレンズ２０として副走査方向にパ
ワーを有していないシリンダレンズを用いても良い。こ
れを第３の実施例として以下に開示する。なお、上記実
施の形態と同一の構成については同一の符号を付して説
明を省略する。

【００７０】図１、図１０を用いて本実施の形態の作用
を説明する。ポリゴンミラー１０によって偏向され、ｆ
θレンズ２０を透過した光ビームＡ、Ｂは、平面ミラー
５８によって上方に反射され、さらにシリンドリカルミ
ラー６０で反射されて感光体ドラム２８に至って走査ラ
イン上を走査される。この時、シリンドリカルミラー６
０の副走査方向のみのパワーによって、ポリゴンミラー
１０の偏向面が垂直方向に対して傾く面倒れに起因して
生じる副走査方向の位置ずれが補正される。

【００７１】副走査方向の位置ずれがシリンドリカルミ
ラー６０によって補正されるので、ｆθレンズ２０が面
倒れ補正光学系を兼ねる必要はなくなり、図１０（ｂ）
に示すように、ｆθレンズ２０を副走査方向にパワーを
有していない偏平なシリンダレンズとして構成でき、装
置全体を小型化できる。

【００７２】さらに、本実施の形態のｆθレンズ２０
は、図１０（ｂ）のように、光ビームＡ、Ｂが光軸５０
に対して所定の角度θ”で入射するように傾けられて配
置されている。このため、図１０（ａ）のように、光ビ
ームＢは、光ビームＡよりも外側に向かって出射する。
しかも、この主走査方向に屈折される角度は、傾き角度
θ”によって調節できる。

【００７３】そこで、被走査面３２に対して副走査方向
に所定の角度で入射することにより生じる位置ずれを、
ｆθレンズ２０を傾けたことにより生じる位置ずれで打
ち消すように角度θ”を調節することで、図７（ａ）に
示すように、主走査方向の結像位置のずれを無くすこと
ができる。

【００７４】以上のように、第３の実施の形態において
も、偏平なシリンダレンズを傾けて配置するというきわ
めて簡単な方法により、複雑な電気回路等を用いること
なく、主走査方向の位置ずれを無くすことができる。

【００７５】しかも、面倒れ補正光学系としてのシリン
ドリカルミラー６０が必要になるという短所はあるが、
ｆθレンズ２０を製造が容易なシリンダレンズとするこ
とができること、副走査方向の光学系の倍率を第１及び
第２の実施の形態のようにｆθレンズ２０が倒れ補正光
学系を兼ねた光学系の倍率よりも小さくでき、これによ
って被走査面３２上での２つの光ビームの間隔を小さく
することが容易となり、高解像度化に有利なことが長所
として挙げられる。

【００７６】なお、図１０において、２つの光ビームが
ｆθレンズ２０に対し対称な高さで入射する場合を説明
したが、非対称な高さで入射させるようにしても良い。

【００７７】（第４の実施の形態）上記各実施の形態で
は、平行にされた２つの光ビームＡ、Ｂをｆθレンズ２
０に入射させるようにしたが、通常は２つの光ビーム
（以下、２ビームという）がｆθレンズ２０入射時に平
行になる場合は少なく、光軸５０に対し対称な角度を持
った光路を取る。そこで、この角度が最適に設定された
光学走査装置を第４の実施の形態として以下に示す。

【００７８】まず、図１１を用いて、結像光学系（ｆθ
レンズ２０）に対し２ビームが平行な状態で入射する場
合の副走査方向の光路を説明する。なお、図１１及び後
述する図１２では、レンズ光学系を４角形、ミラーを線
分で示し、上記各実施の形態と同一の構成については、
同一の符号を付して説明を省略する。

【００７９】光源から平行に発せられた光ビームＡ、Ｂ
は、コリメータレンズ１６の焦点７０で交叉した後、シ
リンドリカルレンズ１８まで拡がっていく。このシリン
ドリカルレンズ１８によって、２ビームの進行方向は略
平行状態に変えられ、２枚構成のｆθレンズ２０を透過
した後、シリンドリカルミラー６０に至る。

【００８０】ここで、図１１に示すように、シリンドリ
カルレンズ１８の物体側焦点位置とコリメータレンズ１
６の像側焦点位置を一致させることで、ｆθレンズ２０
に対して２ビームを平行に入射させることができる。し
かし、ｆθレンズ２０が主走査方向にのみパワーを有す
る場合、或いは副走査方向に対するパワーが小さい場合
には、２ビームはシリンドリカルミラー６０までほぼ平
行に進み、シリンドリカルミラー６０の焦点位置７４で
交叉して被走査面３２に到達する。

【００８１】従って、上記のようにｆθレンズ２０に略
平行な２ビームを入射した場合には、被走査面３２に入
射する２ビームは平行ではなく角度差を有する。このた
め、光学部材の被走査面３２に対する位置関係がずれる
と、被走査面３２上での副走査方向の２ビーム間隔がず
れるという問題が発生する。ｆθレンズ２０が面倒れ補
正を兼ねて副走査方向にもパワーを有し、かつシリンド
リカルミラー６０を用いない場合も、２ビームはｆθレ
ンズ２０の焦点位置で交叉し、角度差を有して被走査面
３２に入射するため、シリンドリカルミラー６０を用い
た場合と同様の問題が生じる。

【００８２】次に、第４の実施の形態に係る光学系の副
走査方向の光路を図１２により説明する。

【００８３】図１２に示すように、シリンドリカルレン
ズ１８によって収束された光ビームＡ、Ｂは、光軸５０
に対して各々θ₁ 、θ₂ の角度をもってｆθレンズ２０
に入射する。なお、通常では、θ₁ 、θ₂ は等しい角度
に設定されるが、異なる角度に設定されても良い。そし
て、ｆθレンズ２０を透過した２ビームは、ｆθレンズ
２０の焦点位置７２で再び交叉し、シリンドリカルミラ
ー６０に至る。

【００８４】シリンドリカルミラー６０によって反射さ
れた２ビームは、略平行な状態とされて被走査面３２に
入射する。なお、２度目の交叉位置７２は、本例ではｆ
θレンズ２０を透過した後に交叉しているが、この交叉
位置７２はｆθレンズ２０の構成によって変わるもので
あり、透過後に限定されるものではない。

【００８５】以上のように図１２に示された光学系は、
被走査面３２に入射する２ビームが略平行となるように
光学部品を配置し、これによって、図１１の光学系で発
生した問題点を解消することができる。すなわち、光学
部材の被走査面３２に対する位置関係（特に光ビームの
進行方向について）が取付け誤差等によりずれた場合で
も被走査面３２上における副走査方向の２ビームの間隔
の変動を防止することができる。

【００８６】なお、第４の実施の形態に係る光学走査装
置は、第１〜第３の実施の形態について各々適用するこ
とができる。

【００８７】以上が、本発明の各実施の形態であるが、
上記例にのみ限定されるものではない。例えば、図１３
に示すように、各実施の形態のｆθレンズ２０を、主走
査方向にのみパワーを有する第１群のレンズ９０と、副
走査方向にのみパワーを有する第２群のレンズ９２とか
ら構成することができる。このようなレンズ構成によっ
ても、上記実施の形態と同様の効果が得られる。

【００８８】また、図１３のような２群構成や複数枚の
レンズからなるｆθレンズを、第１〜第３の実施の形態
のように、偏心させたり傾けて配置したりする場合、す
べてのレンズを偏心又は傾けても良いし、また１枚、２
枚といった１部のレンズのみを偏心又は傾けても良い。
さらに、偏心量や傾け角度をレンズ毎に異なるように設
定しても良い。重要な点は、ｆθレンズに入射するまで
は副走査方向に平行に並んでいた２ビームをｆθレンズ
を出射する時点で主走査方向の位置ずれを打ち消すよう
に、偏心させたり傾けたりすることにある。

【００８９】また、第１の実施の形態のようにｆθレン
ズを偏心させることと、第２、第３の実施の形態のよう
にｆθレンズを傾けて配置することとを同時に行っても
良く、２種類の配置の総合的な作用により、主走査方向
の位置ずれを解消できれば全く同様な効果を奏する。

【００９０】また、上記例では、２つの光ビームについ
て説明したが、光ビームを３光束以上用いる場合でも上
記実施の形態について各々適用することができる。

【００９１】なお、被走査媒体として電子写真装置等に
使用される感光体ドラムの例で説明したが、例えば文
字、図形などを記録した原稿を光ビームで走査し、この
反射光を光検知器で検知して情報を読み取る情報読取装
置にも適用できる。

【００９２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜請求項
７の発明によれば、複数の光ビームを被走査面に対して
所定の角度をもって入射させる光学走査装置において、
ｆθレンズ等の結像光学系を主走査方向の位置ずれを補
正するように配置するというきわめて容易な方法によっ
て、複雑な手段を用いることなく、複数の光ビームの結
像位置が主走査方向にずれるとなく副走査方向に整列さ
れる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る光学走査装置の構成図
である。

【図２】被走査面の法線に対して副走査方向に所定の角
度をなすように入射する光ビームの光路を示す図であ
る。

【図３】（ａ）は、第１の実施の形態に係るｆθレンズ
を透過する光ビームＡ、Ｂの光路を副走査方向から見た
場合の図であり、（ｂ）は、第１の実施の形態に係るｆ
θレンズの光ビームＡ、Ｂに対する偏心された配置を主
走査方向から見た図である。

【図４】主走査方向の位置ずれを説明する図であり、
（ａ）は、従来のｆθレンズを透過する光ビームＡ、Ｂ
の光路を副走査方向から見た場合の図であり、（ｂ）
は、従来のｆθレンズを透過して結像されるまでの光ビ
ームＡ、Ｂの光路を主走査方向から見た図である。

【図５】主走査方向の位置ずれがない場合を説明する図
であり、（ａ）は、第１の実施の形態に係るｆθレンズ
を透過する光ビームＡ、Ｂの主走査方向の位置ずれを副
走査方向から見た場合の図であり、（ｂ）は、第１の実
施の形態に係るｆθレンズを透過して結像されるまでの
光ビームＡ、Ｂの光路を主走査方向から見た図である。

【図６】走査ラインを説明する図であり、（ａ）は、光
ビームＡ、Ｂが被走査面上で結像される光スポットａ、
ｂの走査ラインが、２走査ライン分飛び越えている場合
を示し、（ｂ）は、光スポットａ、ｂの走査ラインが副
走査方向に隣接した場合を示す図である。

【図７】（ａ）は、光ビームＡ、Ｂが被走査面上で結像
される光スポットａ、ｂの位置が副走査方向に整列され
た状態を示し、（ｂ）は、光スポットａ、ｂの位置が主
走査方向にずれ、副走査方向に不整列の状態を示す図で
ある。

【図８】（ａ）は、第２の実施の形態に係るｆθレンズ
を透過する光ビームＡ、Ｂの光路を副走査方向から見た
場合の図であり、（ｂ）は、第２の実施の形態に係るｆ
θレンズの光ビームＡ、Ｂに対する傾けられた配置を主
走査方向から見た図である。

【図９】倒れ補正光学系としてシリンドリカルミラーを
用いない光学走査装置の構成図である。

【図１０】（ａ）は、第３の実施の形態に係るｆθレン
ズを透過する光ビームＡ、Ｂの光路を副走査方向から見
た場合の図であり、（ｂ）は、第３の実施の形態に係る
ｆθレンズの光ビームＡ、Ｂに対する傾けられた配置を
主走査方向から見た図である。

【図１１】第１〜第３の実施の形態に係る光学走査装置
の光ビームＡ、Ｂの光路を主走査方向から見た図であ
る。

【図１２】第４の実施の形態に係る光学走査装置の光ビ
ームＡ、Ｂの光路を主走査方向から見た図である。

【図１３】主走査方向にのみパワーを有する第１群の光
学系９０と、副走査方向にのみパワーを有する第２群の
光学系９２とから構成されたｆθレンズを示す図であ
る。

【符号の説明】

１０ ポリゴンミラー（偏向手段） ２０ ｆθレンズ（結像光学系） ２６ レーザダイオードアセンブリ（光源） ２８ 感光体ドラム（被走査体） ３２ 被走査面

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 副走査方向に対応する方向に所定間隔離
   れた複数の光ビームを射出する光源と、 前記光源から射出された複数の光ビームを主走査方向と
   対応する方向に同時に偏向させる偏向手段と、 前記偏向手段によって偏向された複数の光ビームが法線
   に対して副走査方向に所定の入射角度をなすように入射
   される被走査面を備えた被走査体と、 前記偏向手段と前記被走査体との間に介在され、前記偏
   向手段によって偏向された複数の光ビームを前記被走査
   面に結像させると共に、前記被走査体に入射される複数
   の光ビームの被走査面で走査する長さが同一又は略同一
   となるように配置された結像光学系と、 を含む光学走査装置。
2. 【請求項２】 前記結像光学系は、副走査方向と対応す
   る方向にパワーを有することを特徴とする請求項１の光
   学走査装置。
3. 【請求項３】 前記結像光学系は、偏向された複数の光
   ビームが結像光学系の光軸に対して非対称な高さに入射
   するように偏心されて配置されていることを特徴とする
   請求項２の光学走査装置。
4. 【請求項４】 前記結像光学系は、偏向された複数の光
   ビームが結像光学系の光軸に対して副走査方向に所定の
   角度で入射するように配置されていることを特徴とする
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項の光学走査装置。
5. 【請求項５】 前記結像光学系は、偏向された複数の光
   ビームが、結像光学系の光軸に対し対称な高さに入射す
   るように配置されていることを特徴とする請求項１又は
   請求項２の光学走査装置。
6. 【請求項６】 前記結像光学系は、主走査方向にのみパ
   ワーを有する第１群の光学系と、副走査方向にのみパワ
   ーを有する第２群の光学系とから構成されていることを
   特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項の光学
   走査装置。
7. 【請求項７】 前記複数の光ビームは、該複数の光ビー
   ムが前記結像光学系に対して非平行な状態で入射される
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項
   の光学走査装置。